磁場對運動電荷的作用力復習課件-高二下學期物理人教版選擇性

磁場對運動電荷的作用力復習

2019人教版高中物理1、判斷安培力的方向：II2、安培力大小的一般計算方法：F=BILsinθFF復習3.通電導線在磁場中受到的力方向如何判斷，大小如何計算？安培力大?。悍较颍篎=BILsinθ左手定則4.通電導線中的電流是怎樣形成的，方向如何規(guī)定的呢?電荷的定向移動形成電流，電流方向與正電荷定向移動方向相同，與負電荷定向移動方向相反。5.電流的微觀表達式是怎樣推導的?----------6.既然通電導線在磁場中會受到安培力的作用，那么定向移動形成電流的電荷在磁場中會不會受到力的作用?一、洛倫茲力的方向1.陰極射線管實驗—V××××××××××××××××—V●●●●●●●●●●●●●●●●2.左手定則：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向，那么大拇指所指的方向就是電荷所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力的方向垂直于V也垂直于B,即垂直于V與B組成的平面。一、洛倫茲力的方向—V—V例1.判斷下面圖中運動電荷受到的洛倫茲力的方向。二、洛倫茲力的大小例2.設有一段長為L，橫截面積為S的直導線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導線垂直磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中，求：（1）電流強度I。（2）通電導線所受的安培力。（3）這段導線內(nèi)的自由電荷數(shù)。（4）每個電荷所受的洛倫茲力?！痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢炼?、洛倫茲力的大小1.計算公式：f=qVB2.當V與B不垂直時：-θBVf=qVBsinθ3.洛倫茲力和安培力的關系安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀原因本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力當V∥B時，洛倫茲力為0二、洛倫茲力的大小例3.下列說法正確的是A.運動電荷在磁感應強度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用B.運動電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應強度一定為零C.洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動能，也不能改變帶電粒子的加速度D.洛倫茲力對帶電粒子不做功例4.從太陽或其他星體上放射出的宇宙射線中含有大量的高能帶電粒子。這些高能帶電粒子到達地球會對地球上的生命帶來危害，但由于地球周圍存在地磁場，地磁場能改變宇宙射線中帶電粒子的運動方向，如圖所示，對地球上的生命起到保護作用。假設所有的宇宙射線從各個方向垂直射向地球表面，那么以下說法正確的是（）A.地磁場對宇宙射線的阻擋作用各處都相同B.由于南北極磁場最強，因此阻擋作用最強C.沿地球赤道平面垂直射來的高能正電荷向東偏轉D.沿地球赤道平面垂直射來的高能負電荷向南偏轉二、洛倫茲力的大小例5.擺長為L的單擺在勻強磁場中擺動，擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為q，質(zhì)量為m，磁感應強度為B，當小球從圖示位置由靜止開始，第一次擺到最低處，擺線上拉力T1多大？第二次擺到最低處，擺線上拉力T2多大？二、洛倫茲力的大小例6.一個傾角為θ的光滑絕緣無限長的斜面放在垂直紙面向里的勻強磁場B中，現(xiàn)有一帶負電-q的小物塊（質(zhì)量為m）從斜面頂端由靜止滑下。求：（1）小物塊離開斜面時的速度（2）小物塊離開斜面時距斜面頂端的距離θ××××××××××××二、洛倫茲力的大小例7.一個水平絕緣無限長的細桿放在垂直紙面向里的勻強磁場B中，現(xiàn)有一帶正電q的小環(huán)（質(zhì)量為m）套在桿上，以初速度為v0向右運動。已知小環(huán)與細桿間動摩擦因數(shù)為μ。討論：小環(huán)最終在細桿上的速度大小×××××××××××v0×＋運動電荷在磁場中會受到作用力嗎？I推理與猜想演示：陰極射線在磁場中的偏轉1、沒有磁場時，接通高壓電源可以觀察到什么現(xiàn)象。2、光束實質(zhì)上是什么？3、若在電子束的路徑上加磁場，可以觀察到什么現(xiàn)象？4、改變磁場的方向，通過觀查從而判斷運動的電子在各個方向磁場中的受力方向。【實驗現(xiàn)象

】在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲?！緦嶒灲Y論

】磁場對運動電荷有力的作用。磁場對運動電荷的作用力叫做洛倫茲力洛倫茲力的本質(zhì)

安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)洛倫茲（1853—1928）洛倫茲是荷蘭物理學家、數(shù)學家，1853年7月18日生于阿納姆。洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，1902年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理學獎。為紀念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從1945年起，把他的生日定為“洛倫茲節(jié)”。練習：試判斷這時粒子所受洛倫茲力的方向×

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×VV+VVV+VF+VF垂直紙面向外F垂直紙面向里+VFFFF=0F=0+++2、洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小.3、洛倫茲力對電荷永不做功.1、洛倫茲力的方向總是既垂直于速度,又垂直于磁場,即垂直于V和B所組成的平面.洛倫茲力與電場力的對比洛倫茲力電場力大小F＝qvB（v⊥B）F＝qE與速度的關系v＝0或v∥B時，F(xiàn)＝0。與速度無關。力與場的方向的關系一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v，F(xiàn)方向由左手定則判定。正電荷受力方向與電場方向相同，負電荷受力方向與電場方向相反。做功情況任何情況下都不做功。可能做正功、負功，也可能不做功。作用效果只改變電荷的速度方向，不改變速度大小?？梢愿淖冸姾伤俣鹊拇笮『头较颉．斄Ｗ釉诖艌鲋羞\動時，因受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉。應用：電視顯像管的工作原理原理：電子槍（陰極）發(fā)射電子，電子經(jīng)過偏轉線圈受到洛倫茲力發(fā)生偏轉，打到熒光屏上，使熒光屏發(fā)光。電子槍電子束熒光屏偏轉線圈

原理圖1、要使電子打在A點,偏轉磁場應該沿什么方向?垂直紙面向外2、要是電子打在B點,偏轉磁場應該沿什么方向?垂直紙面向里3、要是電子打從A點向B點逐漸移動,偏轉磁場應該怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小,后垂直紙面向里并逐漸增大.1、要使電子打在O點,偏轉磁場應該沿什么方向?不加偏轉磁場

實際上，在偏轉區(qū)水平方向和豎直方向都有偏轉磁場。這樣光點就可以移動，這技術叫掃描。

我國的電視機每秒要進行50場掃描，所以我們才看到整個屏幕都是亮的。擴

展1：速度選擇器原理圖

帶電粒子的質(zhì)量、電荷量的大小、正負不作為通過條件。擴

展2：磁流體發(fā)電機原理圖

等離子體

穩(wěn)定時的電壓大小為U=Bdv(d:板間距；v:離子的速率)了解：霍爾效應在勻強磁場中放置一個矩形截面的載流導體，當磁場方向與電流方向垂直時，導體在垂直于磁場、電流的方向出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象。原理：導體中定向移動的電荷，在磁場中受到洛倫茲力而發(fā)生偏轉，使得導體的上下表面聚集了異種電荷，產(chǎn)生電勢差，進而導體中的電荷受到電場力和洛倫茲力的共同作用，當電場力增大到與洛倫茲力相等時，電荷不再上下聚集，上下表面的電勢差穩(wěn)定，該電勢差稱為霍爾電勢差或霍爾電壓。了

解：電磁流量計流量Q=Sv（S：導管的橫截面積；v：流動速度）如圖：用一非磁性材料制成圓柱形導管，直徑為d，其中通有可以導電的液體，液體向左流動時，其中的正負離子受到洛倫茲力的作用上下偏轉，形成電勢差，測得穩(wěn)定電勢差的大小即可求得通過體積內(nèi)的流量。挑戰(zhàn)練習【答案】D

1.如圖所示，勻強磁場B垂直于yOz平面豎直向上，要使速率相同的電子進入磁場后，受到的洛倫茲力最大，并且洛倫茲力的方向指向y軸正方向，那么電子運動方向可能是()A．沿z軸正方向進入磁場B．沿y軸負方向進入磁場C．在yOz平面內(nèi)，沿任何方向進入D．在xOz平面內(nèi)，沿某一方向進入挑戰(zhàn)練習【答案】D

2.如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強電流的長直導線，則陰極射線將()A．向紙內(nèi)偏轉B．向紙外偏轉C．向下偏轉D．向上偏轉挑戰(zhàn)練習【答案】B

3.如圖所示，某空間勻強電場豎直向下，勻強磁場垂直紙面向里，一金屬棒AB從高h處自由下落，則()A．A端先著地B．B端先著地C．兩端同時著地D．以上說法均不正確挑戰(zhàn)練習4．太陽內(nèi)部活動劇烈時會向宇宙拋射大量高能帶電粒子，若這些粒子都到達地面，將會對地球上的生命帶來災難，地球也因此無法孕育生命。但由于地磁場的存在改變了宇宙射線中帶電粒子的運動方向，使得很多高能帶電粒子不能到達地面。下面說法中正確的是（）A．地磁場直接把高能帶電粒子給反射回去B．只有在太陽內(nèi)部活動劇烈時，地磁場才對射向地球表面的宇宙射線有阻擋作用C．地磁場會使沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射線中的帶電粒子向兩極偏轉D．地磁場只對帶電的宇宙射線有屏蔽作用，對不帶電的射線（如γ射線）沒有阻擋作用D挑戰(zhàn)練習5．D【詳解】A．根據(jù)左手定則，高能帶電粒子在地磁場中受到洛倫茲力的作用，發(fā)生偏轉，使其不能到達地面，不是反射回去，故A錯誤；B．地磁場對任何射向地球表面的帶電宇宙射線，都有洛倫茲力作用，使帶電射線發(fā)生偏轉，起到阻擋作用，故B錯誤；C．根據(jù)左手定則，地磁場對沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射線中的帶電粒子使其做曲線運動，不會向兩極偏轉，故C錯誤；D．地磁場對不帶電的射線無阻擋作用，因為它們不受洛侖茲力，故D正確。故選D。挑戰(zhàn)練習6．從太陽或其他星體上放射出的宇宙射線中含有大量的高能帶電粒子。這些高能帶電粒子到達地球會對地球上的生命帶來危害，但由于地球周圍存在地磁場，地磁場能改變宇宙射線中帶電粒子的運動方向，如圖所示，對地球上的生命起到保護作用。假設所有的宇宙射線從各個方向垂直射向地球表面，那么以下說法正確的是（）A．地磁場對宇宙射線的阻擋作用各處都相同B．由于南北極磁場最強，因此阻擋作用最強C．沿地球赤道平面垂直射來的高能正電荷向東偏轉D．沿地球赤道平面垂直射來的高能負電荷向南偏轉C挑戰(zhàn)練習7．C【詳解】AB．高能帶電粒子到達地球受到地磁場的洛倫茲力作用，發(fā)生偏轉。粒子在不同的磁場中，所受到的洛倫茲力大小不一，而磁場在南、北兩極的磁場幾乎與地面垂直，在赤道附近磁場的方向幾乎與地面平行，結合洛倫茲力的特點可知，地磁場對垂直射向地球表面的宇宙射線的阻擋作用在南、北兩極最弱，赤道附近最強，故AB錯誤；C．根據(jù)左手定則，地磁場會使沿地球赤道平面內(nèi)射來的宇宙射線中的帶正電粒子在洛倫茲力作用下向東偏轉，偏向面與赤道平面平行，故C正確；D．根據(jù)左手定則，地磁場會使沿地球赤道平面內(nèi)射來的宇宙射線中的帶負電粒子在洛倫茲力作用下向西偏轉，偏向面與赤道平面平行。故D錯誤。故選C。挑戰(zhàn)練習8．在玻璃皿中，沿內(nèi)壁邊緣放一個環(huán)形電極，中心放一個圓柱形電極，把它們分別接在電源的正、負兩極，然后在玻璃皿中注入導電液體，再將整個玻璃皿如左圖所示放入磁場中，磁鐵的上部為S極，下部為N極．液體將會旋轉起來，從上往下看，如右圖所示，關于液體的旋轉下列說法中正確的是A．如果導電液是正離子導電，從上往下看液體順時針旋轉B．如果導電液是負離子導電，從上往下看液體順時針旋轉C．如果是液體中有等量的正負離子，從上往下看液體不旋轉D．如果是液體中有等量的正負離子，從.上往下看液體逆時針旋轉挑戰(zhàn)練習BC當堂檢測1．如圖所示，水平面內(nèi)有相距為L=0.4m的兩平行固定金屬導軌，導軌左端接有電動勢E=3V，內(nèi)阻

的電源，金屬棒ab跨接在金屬導軌上，與兩金屬導軌垂直并接觸良好，棒ab接入電路部分的電阻

，金屬導軌電阻不計。整個裝置處于磁感強度大小B=1T的勻強磁場中，磁場方向與棒ab垂直且與水平面成

角斜向右上方，棒ab始終靜止于導軌上。下列說法正確的是（）A．棒ab所受的摩擦力方向水平向右B．通過棒ab的電流為3AC．棒ab所受的摩擦力大小為0.3ND．棒ab所受的安培力大小為0.6N2．如圖甲所示，在水平地面上固定一對與水平面傾角為

的光滑平行導電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源。將一根質(zhì)量為m的直